\section{透镜}\label{sec:1-6}

透镜是照相机、幻灯机等光学仪器的重要组成部分，通常是用玻璃磨成的。
它的一个侧面，或者两个侧面是球面的一部分。透镜可以分成两类：
一类是中央比边缘厚的，叫做\textbf{凸透镜}，象图 \ref{fig:1-21} 里的 1、2、3；
另一类是中央比边缘薄的，叫做\textbf{凹透镜}，象图 \ref{fig:1-21} 里的 4、5、6。

\begin{figure}[htbp]
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    \includegraphics[width=0.3\textwidth]{../pic/czwl2-ch1-21}
    \caption{各种透镜}\label{fig:1-21}
\end{figure}

让一束平行光射在凸透镜上（图 \ref{fig:1-22}），可以看到，光通过凸透镜发生折射以后会聚于一点，
可见凸透镜对光有会聚作用，所以又叫做\textbf{会聚透镜}。

\begin{figure}[htbp]
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    \begin{minipage}{7cm}
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    \includegraphics[width=6.5cm]{../pic/czwl2-ch1-22}
    \caption{凸透镜的会聚作用}\label{fig:1-22}
    \end{minipage}
    \qquad
    \begin{minipage}{7cm}
    \centering
    \includegraphics[width=6.5cm]{../pic/czwl2-ch1-23}
    \caption{凹透镜的发散作用}\label{fig:1-23}
    \end{minipage}
\end{figure}

让一束平行光射在凹透镜上（图 \ref{fig:1-23}），可以看到，光通过凹透镜发生折射以后向外散开。
可见凹透镜对光有发散作用，所以又叫做\textbf{发散透镜}。

\begin{figure}[htbp]
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    \includegraphics[width=0.7\textwidth]{../pic/czwl2-ch1-24}
    \caption{透镜的主轴}\label{fig:1-24}
\end{figure}

通过透镜两个球面的球心 $C_1$、$C_2$ 的直线，叫做透镜的\textbf{主轴}（图 \ref{fig:1-24}）。
如果透镜的一个侧面是平面，透镜的主轴就跟这个平面垂直，并且通过另一侧面的球心。
通常用的透镜，厚度比球面的半径小得多，叫薄透镜。在中学里只研究薄透镜。

跟主轴平行的光通过凸透镜后会聚在主轴上的一点（图 \ref{fig:1-22} 中的 $F$），这个点叫做凸透镜的\textbf{焦点}。
跟主轴平行的光通过凹透镜后形成一个发散的圆锥（图 \ref{fig:1-23}），这些发散的光，
看起来象是从它们传播方向的反向延长线的交点 $F$ 发出来的，点 $F$ 也在主轴上，叫做凹透镜的焦点。
可见凹透镜的焦点不是光实际会聚点，所以是虚焦点，而凸透镜的焦点是光实际会聚点，所以是实焦点。
焦点到透镜中心 $O$ 的距离叫做\textbf{焦距}，通常用 $f$ 表示。
透镜的两侧各有一个焦点，两个焦点到中心的距离相等。

\begin{wrapfigure}[11]{r}{7cm}
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    \includegraphics[width=6cm]{../pic/czwl2-ch1-25}
    \caption{光的折射}\label{fig:1-25}
\end{wrapfigure}

实验表明，如果把光源放在凸透镜的焦点上，光源发出的光通过凸透镜后一定平行射出。

凸透镜不但对光有会聚作用，而且还能够成像。

如图 \ref{fig:1-25} 所示，把凸透镜放在蜡烛和光屏的中间，调整它们的位置，可以在光屏上得到蜡烛的倒立像。
这个像是怎样形成的呢？我们先来考察顶端的一点 $A$。这一点发出的光向四周散射，其中一部分射到凸透镜上，
通过凸透镜的光线发生折射会聚于一点 $A'$，点 $A'$ 就是点 $A$ 的像。
同样，蜡烛上的每一点都产生一个像点。这许多像点组成了整个蜡烛的像。
这里，凸透镜所成的像是通过凸透镜的光实际会聚而成的，叫做\textbf{实像}。


